Análise da estabilidade de taludes

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1 Manual de engenharia No. 8 Atualização: 04/2019 Análise da estabilidade de taludes Programa: Estabilidade de Taludes Arquivo: Demo_manual_08.gst Neste manual de engenharia, vamos mostrar como realizar a verificação da estabilidade de taludes, para uma superfície de deslizamento circular e para uma superfície de deslizamento poligonal (utilizando a otimização), e descrever as diferenças entre os diferentes métodos de análise da estabilidade de taludes. Tarefa Realizar a análise de estabilidade de taludes para um talude com um muro de gravidade. Esta é uma situação de projeto permanente. O fator de segurança necessário é FS = Não se considera a existência do nível freático no talude. Esboço da tarefa 1

2 Resolução Para resolver este problema, vamos utilizar o programa GEO5 Estabilidade de Taludes. Neste texto, vamos explicar cada passo da resolução deste problema: Análise No. 1: otimização da superfície de deslizamento circular (Bishop) Análise No. 2: verificação da estabilidade do talude através de todos os métodos Análise No. 3: otimização da superfície de deslizamento poligonal (Spencer) Resultados da análise (conclusão) Definir a geometria e outros parâmetros Na janela Configurações, clique em Selecionar e escolha a opção No. 1 Norma fatores de segurança. Caixa de diálogo Lista de configurações Para começar, na janela Interface, clique em Configurar escalas e insira as coordenadas das dimensões limite da tarefa, conforme mostra a imagem abaixo. A profundidade desde o ponto mais fundo do modelo serve apenas para visualizar o exemplo não tem qualquer influência na análise. 2

3 Dimensões da análise De seguida, clique em Adicionar interface para modelar as interfaces das camadas ou, mais concretamente, o terreno, através das coordenadas descritas abaixo. Para cada interface, adicione todos os pontos via texto e, de seguida, clique em OK Adicionar interface. Adicionar pontos da interface Janela Interface adicionar pontos via texto Janela Interface as 4 interfaces adicionadas 3

4 Agora, adicione 3 solos com os parâmetros seguintes, na janela Solos, através do botão Adicionar. O estado de tensão deve ser considerado como efetivo para todos os solos e a foliação do solo não será considerada. Solo (Classificação do solo) Peso volúmico kn 3 m Ângulo de atrito interno ef Coesão do solo c ef kpa MG Silte com cascalho, consistência firme S-F Areia com partículas finas, solo denso MS Silte arenoso, consistência rígida, S r 0, Tabela com os parâmetros do solo Nota: Nesta análise, vamos realizar a verificação da estabilidade do talude a longo prazo. Assim, vamos analisar esta tarefa com recurso aos parâmetros efetivos da resistência ao deslizamento dos solos ( ). A foliação dos solos parâmetros do solo piores ou diferentes numa direção não é ef, c ef considerada nesta tarefa. Janela Solos os 3 novos solos adicionados Passe à janela Corpos Rígidos. Aqui, vamos modelar o muro de gravidade como um corpo rígido com um peso volúmico de 23,0 kn m 3. A superfície de deslizamento não atravessa este objeto, uma vez que é uma área de resistência elevada (Mais informações na Ajuda F1). 4

5 Janela Corpos Rígidos novo corpo rígido Agora, vamos atribuir os solos e o corpo rígido ao perfil, na janela Atribuir. Janela Atribuir O passo seguinte é definir uma sobrecarga contínua, na janela Sobrecarga, que é considerada como permanente, localizada na superfície do terreno. 5

6 Caixa de diálogo Novas sobrecargas Nota: A sobrecarga é introduzida para 1 m de desenvolvimento do talude. A única exceção é a carga concentrada, em que o programa calcula o efeito da carga no perfil analisado. Para mais informações, consulte a Ajuda (F1). Salte as janelas Aterro, Escavação, Ancoragem, Pregagens, Estacas Anti-deslizantes, Reforços e Nível freático. A janela Sismo não tem influência nesta análise porque o talude não está localizado numa zona de atividade sísmica. Seguidamente, na janela Configurações da etapa, selecione a situação de projeto. Neste caso, considere uma situação de projeto permanente. Janela Configurações da etapa 6

7 Análise 1 superfície de deslizamento circular Abra a janela Análises, onde a superfície de deslizamento inicial deve ser definida pelo usuário, através das coordenadas do centro (x, y) e pelo raio, ou utilizando diretamente o mouse na Área de trabalho clicar na interface para adicionar três pontos através dos quais a superfície de deslizamento passa. Nota: Em solos coesivos, verificam-se com frequência superfícies de deslizamento rotacionais. Estas são modeladas através de superfícies de deslizamento circulares. Esta superfície é utilizada para encontrar as áreas críticas do talude analisado. Para solos não coesivos, as análises através de superfícies de deslizamento poligonais também devem ser realizadas para verificar a estabilidade do talude (ver Ajuda F1). Após definir a superfície de deslizamento inicial, selecione a opção Bishop como método de análise e defina o tipo de análise como otimização. De seguida, execute a análise através do botão Analisar. Janela Análises Bishop otimização da superfície de deslizamento circular Nota: A otimização consiste na busca da superfície de deslizamento circular com menor estabilidade a superfície de deslizamento crítica. A otimização de superfícies de deslizamento do programa Estabilidade de Taludes avalia todo o talude e é bastante confiável. Desta forma, mesmo para superfícies de deslizamento iniciais diferentes, obtemos o mesmo resultado para a superfície de deslizamento crítica. 7

8 O grau de estabilidade definido para a superfície de deslizamento crítica, utilizando o método de Bishop, é satisfatório (FS = 1.79 > FS = 1.5). Análise 2 comparação entre métodos diferentes Adicione uma nova análise na barra de ferramentas, na parte superior da janela Análises. Barra de ferramentas Análises Altere o tipo de análise para Padrão e selecione a opção todos os métodos. De seguida, clique em Analisar. Janela Análises Todos os métodos tipo de análise padrão Nota: Através deste procedimento, a superfície de deslizamento resultante, calculada para todos os métodos, corresponde à superfície de deslizamento crítica obtida a partir da análise anterior, segundo o método de Bishop. Para obter melhores resultados o usuário deve escolher o método e executar a otimização das superfícies de deslizamento. Nota: A escolha do método de análise depende da experiência do usuário. Os métodos mais comuns são os métodos por camadas, sendo o mais comum o método de Bishop. O método de Bishop fornece resultados conservativos. 8

9 Para taludes reforçados ou ancorados, são preferíveis outros métodos mais rigorosos (Janbu, Spencer e Morgenstern-Price). Estes métodos mais rigorosos garantem todas as condições de equilíbrio e descrevem melhor o comportamento real da estrutura. Não é necessário (nem correto) analisar um talude através de todos os métodos de análise. Por exemplo, o método sueco de Fellenius Petterson fornece resultados muito conservativos, o que pode levar a fatores de segurança irrealisticamente baixos. No entanto, como este é um método famoso e obrigatório em alguns países, para a análise da estabilidade de taludes, este faz parte do software GEO5. Análise 3 superfície de deslizamento poligonal Na última etapa, adicionamos mais uma análise e convertemos a superfície de deslizamento circular original numa superfície de deslizamento poligonal, através do botão Converter para polígono. Para este caso, inserimos vários segmentos: 5 Janela Análises converter para uma superfície polygonal Caixa de diálogo Converter para polígono Como método de análise, selecione a opção Spencer e como tipo de análise, selecione otimização e execute a análise. 9

10 Janela Análises Spencer otimização da superfície de deslizamento poligonal Os resultados do grau de estabilidade do talude para a superfície de deslizamento poligonal são satisfatórios (FS = 1.56 > FS = 1.5). Nota: A otimização de uma superfície de deslizamento poligonal é gradual e depende da localização da superfície de deslizamento inicial. Isto significa que é melhor realizar várias análises, com superfícies de deslizamento iniciais diferentes e com diferentes números de secções. A otimização de superfícies de deslizamento poligonais também pode ser afetada pelos fatores de segurança mínimos locais. Isto significa que é necessário encontrar a superfície de deslizamento crítica real. Por vezes é mais eficiente o usuário definir a superfície de deslizamento inicial com uma forma semelhante e defini-la como uma superfície de deslizamento circular otimizada. 10

11 Mínimos locais superfícies de deslizamento poligonal e circular Nota: Recebemos algumas queixas de usuários de as superfícies de deslizamento desaparecerem após a otimização. Para solos não coesivos, em que c ef 0 kpa, a superfície de deslizamento crítica é igual à linha mais inclinada da superfície do talude. Neste caso, o usuário deve alterar os parâmetros do solo ou introduzir restrições que a superfície de deslizamento não pode atravessar. Conclusão A estabilidade do talude após otimização é: Bishop (circular - otimização): FS = 1.79 > FS = 1.5 SATISFAZ Spencer (poligonal - otimização): FS = 1.56 > FS = 1.5 SATISFAZ O talude em análise, com o muro de gravidade, satisfaz os requisitos de estabilidade. 11